淺談超聲回彈綜合法檢測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強(qiáng)度

王璽

（甘肅恒石公路檢測(cè)科技有限公司 甘肅蘭州 730070）

1 概述

在橋梁結(jié)構(gòu)工程檢測(cè)中，混凝土強(qiáng)度的評(píng)定是其中一項(xiàng)重要的內(nèi)容，而混凝土強(qiáng)度的好壞影響著工程建設(shè)項(xiàng)目的整體質(zhì)量與水平。而混凝土強(qiáng)度現(xiàn)場(chǎng)評(píng)定的方法，主要包括核心算法、鉆芯取樣法以及超聲回彈法綜合法等。其中超聲回彈綜合法是依據(jù)混凝土表面回彈、內(nèi)部密實(shí)度等多指標(biāo)綜合評(píng)定混凝土強(qiáng)度，檢測(cè)的結(jié)果更加的真實(shí)可靠，設(shè)備簡(jiǎn)單且操作簡(jiǎn)便，成本較低，目前在公路工程中的混凝土強(qiáng)度檢測(cè)試驗(yàn)里得到廣泛應(yīng)用。

2 超聲回彈綜合法應(yīng)用

以國(guó)道316線某段地震災(zāi)后恢復(fù)重建工程中某橋梁工程交工驗(yàn)收前的質(zhì)量檢測(cè)為實(shí)例，簡(jiǎn)述采用超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

2.1 主要儀器和設(shè)備

（1）NM-4B超聲波檢測(cè)儀2臺(tái)。

（2）ZC3-A混凝土回彈儀3臺(tái)。

（3）鋼卷尺2把。

回彈儀作為超聲回彈法綜合檢測(cè)中最主要的儀器，首先通過(guò)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下回彈產(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行分析，能夠有效的判斷混凝土的抗壓強(qiáng)度，但是在使用回彈儀的過(guò)程中，必須要加強(qiáng)對(duì)于回彈儀的正確校準(zhǔn)和維護(hù)。如果在檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)回彈儀的回彈值存在異常則必須要及時(shí)的進(jìn)行解決，否則很有可能造成回彈儀檢測(cè)結(jié)果存在問(wèn)題[1]。

2.2 被測(cè)構(gòu)件及檢測(cè)數(shù)量確定

該橋上部結(jié)構(gòu)為5～13m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，每一孔作為一個(gè)檢測(cè)單元，共設(shè)五個(gè)檢測(cè)單元。墩臺(tái)總數(shù)為6個(gè)，抽檢其中2個(gè)墩臺(tái)，共2個(gè)檢測(cè)單元。

2.3 測(cè)區(qū)布置

針對(duì)該橋，由于梁板只有一個(gè)表面（底面）可供檢測(cè)，故對(duì)選定的空心板底面布置10個(gè)測(cè)區(qū)，在每個(gè)測(cè)區(qū)布置16個(gè)回彈值測(cè)試點(diǎn)，超聲測(cè)試布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)[2]，具體布置見(jiàn)圖1所示。

2.4 回彈值的測(cè)量與計(jì)算

試驗(yàn)首先采用回彈儀對(duì)橋梁空心板底面的10個(gè)測(cè)區(qū)各進(jìn)行8次回彈沖擊，其中每個(gè)測(cè)區(qū)共得到16個(gè)回彈值，將16個(gè)回彈值進(jìn)行排序后，取排序?yàn)?～12的10組回彈值的算術(shù)平均值為最終的回彈值R。回彈值R按公式（1）計(jì)算：

式中：Rm——測(cè)區(qū)平均回彈值，計(jì)算至0.1；

Ri——第i個(gè)測(cè)區(qū)的回彈值。

非水平狀態(tài)測(cè)得的回彈值，應(yīng)按公式（2）修正：

式中：Ra——修正后的測(cè)區(qū)回彈值；

Rα——測(cè)試角度為α的回彈修正值。

圖1 超聲回彈綜合法測(cè)點(diǎn)

2.5 超聲聲速值的測(cè)量與計(jì)算

對(duì)于混凝土試件的測(cè)區(qū)超聲波聲速采用下列公式計(jì)算：

式中：v——測(cè)區(qū)聲速值，km/s；

S——超聲測(cè)距，mm；

tm——測(cè)區(qū)平均聲時(shí)值，t1，t2，t3分別為測(cè)區(qū)中3個(gè)測(cè)點(diǎn)的聲時(shí)值。

由于測(cè)點(diǎn)布置在混凝土空心板底面，測(cè)試值應(yīng)按下列公式進(jìn)行修正：

式中：va——修正后的測(cè)區(qū)聲速值，km/s；

β——超聲測(cè)試面修正系數(shù)。在混凝土澆灌頂面及底面測(cè)試時(shí)，β=1.034；在混凝土側(cè)面測(cè)試時(shí)，β=1。

2.6 混凝土抗壓強(qiáng)度的推定

在采用超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)必須要保證混凝土的齡期為14-1000d左右，也就是說(shuō)如果混凝土的齡期超過(guò)1000d之后，則檢測(cè)結(jié)果基本失效，所以在實(shí)際工程測(cè)試過(guò)程中，最主要的就是要加強(qiáng)對(duì)混凝土齡期的控制。但是目前大多數(shù)的委托檢測(cè)單位內(nèi)部試驗(yàn)人員對(duì)最新試驗(yàn)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)不夠熟悉，而項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)人員也沒(méi)有對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行復(fù)核，所以導(dǎo)致很多項(xiàng)目中依然采用原有規(guī)程去評(píng)定超齡期的混凝土抗壓強(qiáng)度[3]。根據(jù)上述公式計(jì)算得到的回彈值、超聲波聲速值用以推導(dǎo)混凝土抗壓強(qiáng)度推定值，如公式（6）、（7）所示。

n——測(cè)區(qū)數(shù)。

混凝土抗壓強(qiáng)度推定值，應(yīng)按下列規(guī)定確定：

（1）當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中測(cè)區(qū)數(shù)少于10h：

（2）當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中測(cè)區(qū)數(shù)不少于10個(gè)或按批量檢測(cè)時(shí)：

3 注意事項(xiàng)

（1）超聲回彈綜合法適用于齡期為14-1000d、抗壓強(qiáng)度為10～60MPa的普通混凝土抗壓強(qiáng)度的檢測(cè)，不適用于表層與內(nèi)部質(zhì)量有明顯差異或內(nèi)部存在缺陷的混凝土構(gòu)件的檢測(cè)。

（2）在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，要帶一臺(tái)備用的回彈儀，當(dāng)其他回彈儀在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)回彈值異常時(shí)，就用備用的回彈儀對(duì)回彈值異常的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件重新檢測(cè)，通過(guò)這種方法可以消除因儀器問(wèn)題造成的誤判[4]。

（3）柱身受力一般兩端大，中間小，梁中間部位截面上部受壓下部受拉，梁兩端1/4范圍剪力較大，上部受拉，如果按照規(guī)程要求在構(gòu)件上均勻分布測(cè)區(qū)，一般情況下都可以覆蓋構(gòu)件的受力及薄弱部位。但是在現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)中，一些檢測(cè)人員為了檢測(cè)方便，對(duì)測(cè)區(qū)的分布隨意，或?qū)y(cè)區(qū)全部布置在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的局部，造成回彈結(jié)果沒(méi)有代表性，降低了混凝土強(qiáng)度推定值的保證率。

（4）回彈儀的操作，表面看很簡(jiǎn)單，但在實(shí)際操作中，很多是不規(guī)范的，特別是檢測(cè)混凝土梁板板底面時(shí)，有些人由于手部力量不足，回彈儀的軸線與混凝土檢測(cè)面不能保持垂直，從而造成誤差。檢測(cè)混凝土側(cè)面或表面時(shí)，操作者往往會(huì)將回彈儀快速地沖向檢測(cè)面，使回彈儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)受外力沖擊，造成回彈儀使用壽命縮短，正確的方法是將回彈儀的彈擊桿貼住檢測(cè)面，然后緩慢施壓，讀數(shù)后快速?gòu)?fù)位[5]。

（5）由于在混凝土制備過(guò)程中，會(huì)受到空氣中的二氧化碳造成混凝土表面產(chǎn)生硬度非常高的二氧化鈣，這樣也就會(huì)造成混凝土表面的回彈值增大，導(dǎo)致抗壓強(qiáng)度測(cè)試不準(zhǔn)確。在回彈法檢測(cè)的過(guò)程中，如果碳化深度必須要進(jìn)行修正，這樣才能夠提高檢測(cè)的精準(zhǔn)度，由于我國(guó)主要根據(jù)混凝土碳化的深度來(lái)判斷混凝土檢測(cè)的曲線，為此碳化深度值的特區(qū)也能夠直接影響混凝土強(qiáng)度的判斷，在碳化深度測(cè)試開(kāi)始之前，最主要的就是對(duì)粉飾裝修面進(jìn)行全面的分析，如果在測(cè)試過(guò)程中碳化深度出現(xiàn)一片紅的情況，則表明碳化深度為零，而在受到裝修成堿性的影響，必須要加強(qiáng)對(duì)于測(cè)試孔的觀察。

（6）一般不要在兩塊模板的接縫處測(cè)量，因?yàn)樵撎幵趽v制混凝土的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，造成局部的水灰比變小，表面的氣孔也減少，表面強(qiáng)度增加，碳化值減少，原則上不要使用沖擊鉆打孔，因?yàn)闆_擊鉆高速旋轉(zhuǎn)的鉆頭，將里面沒(méi)有碳化的粉末，摩擦到已經(jīng)碳化的混凝土上，造成清孔困難，碳化界面不清，影響測(cè)量準(zhǔn)確度。建議用錘鑿打孔，三次以上，并取其平均值。碳化深度值的測(cè)量準(zhǔn)確與否，對(duì)混凝土強(qiáng)度推定值影響非常大，測(cè)量時(shí)一定要認(rèn)真仔細(xì)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度的準(zhǔn)確度受多種因素影響，在檢測(cè)過(guò)程應(yīng)多加注意和研究。同時(shí)在檢測(cè)過(guò)程中要時(shí)刻把握應(yīng)注意的事項(xiàng)，對(duì)回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度的準(zhǔn)確度影響較大，檢測(cè)人員應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)程操作，盡量將人為誤差降到最低。對(duì)檢測(cè)強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求且碳化值較大的混凝土，一般要求用砂輪將表面的碳化層打磨掉，再進(jìn)行回彈，或者用鉆芯的方法對(duì)混凝土強(qiáng)度換算值進(jìn)行修正。我們要靈活地運(yùn)用綜合檢測(cè)的方法，真實(shí)準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)混凝土的強(qiáng)度，為公路工程的質(zhì)量監(jiān)控和安全使用提供科學(xué)的依據(jù)。